高中物理必修1第三节 摩擦力(经典习题及答案)

第一篇：高中物理必修1第三节 摩擦力(经典习题及答案)

【本讲教育信息】

一.教学内容：

第三节

摩擦力

二.教学要点：

知道静摩擦力的含义并能分析简单的事例，知道静摩擦力是可变的且有最大值。最大静摩擦力与压力成正比。知道滑动摩擦力的含义，能用F=μFN 进行计算滑动摩擦力。会判断摩擦力的方向。

三.重点、难点解析： 1.静摩擦力

（1）定义：两个相互接触而保持相对静止的物体，当它们之间存在滑动趋势时，在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对滑动的力，这种力叫静摩擦力。

（2）产生条件：① 两物体相接触；② 接触面不光滑；③ 两物体间有弹力；④ 两物体间有相对运动的趋势。

（3）大小：静摩擦力的大小随推力的增大而增大，所以说静摩擦力的大小由外部因素决定。当人的水平推力增大到某一值Fm时，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值，我们把Fm（或者Fmax）叫做最大静摩擦力，故静摩擦力的取值范围是：0≤F

说明：① 静摩擦力大小与正压力无关，但最大静摩擦力的大小与正压力成正比。② 静摩擦力可以是阻力，也可以充当动力。③ 最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些，但有时认为二者是相等的。

（4）方向：静摩擦力的方向总是跟接触面相切，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。如图1所示，静止在斜面上的物体m有沿斜面下滑的趋势，所以物体受到沿斜面向上的静摩擦力，又如图2所示，用力F拉水平地面上的A板，A板及板上的物体B保持相对静止做加速运动，对B而言，对地是运动的，但相对A是静止的。可假设A、B间无摩擦力，则A做加速运动时，B不可能随A一起运动，故A、B间有摩擦力。而B毕竟相对A有向后运动的趋势，所以属受到方向与运动方向相同的静摩擦力的作用。

图1

图2 注意：运动的物体也可以受到静摩擦力的作用，静摩擦力的方向可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反，也可与运动方向不在一条直线上，如手握瓶子在水平方向上运动，此时静摩擦力方向竖直向上，与运动方向是垂直的。2.滑动摩擦力

（1）定义：两个互相接触挤压且发生相对运动的物体，在它们的接触面上会产生阻碍相对运动的力，这个力叫做滑动摩擦力。

（2）产生条件：① 两物体接触；② 两接触的物体必须相互挤压，发生形变，有弹力；③ 两物体间要发生相对滑动；④ 两接触面不光滑。

（3）大小：两个物体间滑动摩擦力的大小F与正压力F成正比，即F=μFN。若将木块放在其它物体上（如玻璃）做相同的实验，上式仍成立，只是比例系数μ不同。说明：① μ叫做动摩擦因数，它只与接触面的材料、粗糙程度有关μ没有单位。动摩擦因数的大小与物体的运动速度无关，与接触面的大小也无关。② 公式F=μFN中的FN是两个物体表面间的压力，称为正压力（垂直于接触面的力），性质上属于弹力，它不是物体的重力，许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定。

（4）方向：滑动摩擦力的方向总跟它们的接触面相切，并且跟它们相对运动的方向相反。

注意：① 不要把“物体的相对运动方向”与“物体的运动方向”等同起来，在上例中，物体A的运动方向向右，但相对接触物B的运动方向向左。② 概念中的“相对”两字要准确理解，“相对”指的是研究对象相对与其接触的物体而言；③ 滑动摩擦力的方向可能跟物体的运动方向相反，也可能跟运动方向相同。在上例中，A物体所受摩擦力与运动方向相反，B物体所受地面的摩擦力与运动方向相反。3.滚动摩擦

滚动摩擦是一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦，注意：压力相同时，滚动摩擦比滑动摩擦小很多。4.用假设法判断摩擦力

判断静摩擦力是否存在，要看是否具备静摩擦力产生的条件，但在通常情况下，其它条件是具备的，关键看物体是否有相对运动趋势。要判断是否有相对运动趋势，可用假设法判断，假设法有两种，一种是假设接触面光滑，不存在摩擦力，看是否改变原来的运动状态。另一种是假设摩擦力存在，看是否改变原来的运动状态。

第一种假设往往用来判断做变速运动的物体的静摩擦力和有其它外力存在但物体处于平衡状态时的静摩擦力。第二种假设往往用来判断物体不受其它外力，物体处于平衡状态时的静摩擦力。

假设法只是判断摩擦力的一种方法，有时还可以根据力的作用效果判断，已知物体A做匀加速运动，说明物体A的运动状态发生了改变，因此，物体A一定受到静摩擦力作用，5.摩擦力方向的判断

（1）滑动摩擦力方向的判断

“滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反”是判断滑动摩擦力方向的依据。这里要特别注意“相对运动”的含义，它是指研究对象相对于被接触物体进行的运动，判断滑动摩擦力方向的具体操作程序是：① 选研究对象（受滑动摩擦力作用的物体）。② 选跟研究对象接触的物体为参考系。③ 找出研究对象相对参考系的速度方向。④滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反。

（2）静摩擦力方向的判断

“静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反”是判断静摩擦力方向的依据。这里尤其要注意“相对运动趋势方向”的判断，一般是采用化“静”为“动”的思路，利用“假设法”来判断相对运动趋势的方向，即假设研究对象与被接触物体之间光滑，若它们之间发生相对滑动，则其相对滑动方向便是原先的相对运动趋势方向；若它们之间不发生相对滑动，别说明它们之间原先并无相对运动趋势。利用这种方法判断静摩擦力方向的操作程序是：① 选研究对象（受静摩擦力作用的物体）。② 选跟研究对象接触的物体为参考系。③ 假设接触面光滑，找出研究对象相对参考系的速度方向（即相对运动趋势的方向）。④ 静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反。

6.摩擦力可充当阻力也可充当动力。

7.运动的物体可受静摩擦力，静止的物体可受滑动摩擦力

物体在粗糙地面上滑动时，地面受到的摩擦力就是静止的物体受滑动摩擦力，上述6中图所示的物A受摩擦力即为运动的物体受静摩擦力。8.摩擦力大小的计算

在计算摩擦力的大小之前，必须首先分析物体的运动情况，判明是滑动摩擦力还是静摩擦力。

（1）滑动摩擦力大小的计算

滑动摩擦力的大小遵从摩擦定律，即F=μFN。

式中μ叫动摩擦因数，它的数值跟两个相关物体的材料和接触面的粗糙程度有关；FN是接触面的正压力，它与物体的重力G是两种不同性质的力，FN的大小、方向与G的大小、方向均不一定相同。滑动摩擦力F的大小跟物体的运动速度、接触面面积的大小没有关系，计算滑动摩擦力的大小的关键是根据平衡方程或动力学方程（后面将学习）计算正压力FN的大小。

（2）静摩擦力大小的计算

静摩擦力问题一般应根据物体的运动情况（静止、匀速运动或加速运动），利用平衡方程或动力学方程（后面将学习，现在可用二力平衡的知识）求解。静摩擦力的大小与物体的运动情况有关，其数值在0～Fmax之间（乙为最大静摩擦力），Fmax略大于滑动摩擦力F，在要求不高时，可近似认为Fmax=F。11.测定动摩擦因数

（1）用弹簧秤拉着质量为m的滑块在水平木板上做匀速直线运动（如图所示）。根据平衡条件可知滑块A受到的滑动摩擦力等于弹簧秤对滑块的拉力F，即通过弹簧秤的示数可求得滑动摩擦力的大小，根据μ=F／FN=F／mg可求得动摩擦因数μ。

【典型例题】

[例1] 如图1所示，地面上叠放着A、B两个物体，力F分别作用于A、B两物体上时，A、B均静止，试分别分析A、B受到的摩擦力的情况。

图1 解析：（1）F作用于A物体，A相对B有向右的运动趋势，B相对A有向左的运动趋势，故A受到向左的静摩擦力，其大小也等于F。B受到A给它的向右的静摩擦力，其大小也等于F。由于A、B相对静止，B有向右的运动的趋势，因此B受到地面给它的向左的静摩擦力Fμ，大小也等于F，如图2所示。

图2（2）F作用于B物体上，B相对地面有向右的运动趋势，故B受到地面给它的向左的静摩擦力，大小等于Fμ。而A物体若受到B物体给它的摩擦力，则不可能静止，故A、B之间没有摩擦力的作用。如图3所示。

图3 点评：在判断物体之间有无静摩擦力时，也可以先假设两物体之间有静摩擦力的作用，而实际情况与判断的结果不符，则无此静摩擦力。

[例2] 如图4所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物体B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度做匀速直线运动。由此可知，A、B间的动摩擦因数μ1和B、C间的动摩擦因数μ2有可能是（）

A.μ1=0，μ2=0

B.μ1=0，μ2≠0

C.μ1≠0，μ2=0

D.μ1≠0，μ2≠0

图4 解析：由于物体A和B在力F的作用下以相同的速度一起向右做匀速直线运动，所以B、C间一定存在滑动摩擦力，故μ2≠0，由于A向右做匀速直线运动，故可知A不受水平外力的作用，即可知A、B间的摩擦力为0，A与B间既无相对运动，又无相对运动的趋势，故μ1等于零还是不等于零均可。

答案：B、D 点评：本题为全国高考题，旨在考查动摩擦因数与摩擦力的关系。互相接触的物体表面间的动摩擦因数是由互相接触的物体的表面性质决定的。动摩擦因数是否存在，看其外在表面是否有摩擦力。若有摩擦表现出来，则动摩擦因数一定不为零；若没有摩擦力表现出来，则动摩擦因数的存在就无法判断，或者存在，或者不存在。

[例3] 重为400N的木箱放在水平地面上，木箱与地面间的最大静摩擦力是120N，动摩擦因数是0.25，如果分别用70N和150N的水平力推木箱，木箱受到的摩擦力分别是多少牛? 解析：计算摩擦力时应先判断出是静摩擦力还是滑动摩擦力。此题中要用水平力推动木箱，推力必须大于或等于最大静摩擦力120N，若用70N水平力推时，物体没有运动，此时静摩擦力大小可由二力平衡知大小为70N，当用150N的水平力推时，物体发生相对运动，此时滑动摩擦力为：Fμ=μFN，根据竖直方向二力平衡得FN=mg，所以Fμ=μmg=0.25×400N=100N。

答案：70N；100N 点评：静摩擦力和滑动摩擦力不同，滑动摩擦力的大小与压力成正比，但静摩擦力大小是0～～Fmax（最大静摩擦力）之间取值，只有最大静摩擦力Fmax才与压力成正比。

[例4] 如图5所示在两块相同的竖直木板A、B间有质量为m的4块相同的砖。用两个大小均为F的力水平压木块，使砖静止不动，则第2块砖对第3块砖的摩擦力大小为（）

A.0

B.mg／2

C.mg

D.2mg

E.F增大，2、3间摩擦力不变

图5 解析：选砖块2、3为整体。如图6所示。则2Ff1=2mg，Ff1=mg。

图6 选砖块2或3为对象，则有Ff1+Ff23=mg，即Ff23=0。若F增大，2、3间摩擦力仍为零。答案：A 点评：题中选择研究对象时，应对称隔离研究对象。如选砖块2和3整体为对象，由对称性知：1对2的摩擦力与4对3的摩擦力必相等。若采用不对称隔离，则分析会很复杂。

【模拟试题】（答题时间：30分钟）

1.如图1所示，用外力F水平压在质量为m的物体上（设受力F的面绝对光滑），恰好使物体静止，此时物体与墙之间的摩擦力为

；如将F增大为3F，物体与墙之间的摩擦力为。

2.下列关于物体受静摩擦力作用的叙述中，正确的是（）A.静摩擦力的方向不一定与物体运动方向相反

B.静摩擦力的方向不可能与物体运动方向相同 C.静摩擦力的方向可能与物体运动方向垂直 D.静止物体所受静摩擦力一定为零

3.一根质量为m，长为l的均匀长方体木料，放在水平桌面上，木料与桌面间的动摩擦因数为μ，现用水平力F推木料，当木料经过如图2所示的位置时，桌面对它的摩擦力是多少?

图2 4.如图3所示，一木板B放在水平地面上，木块A放在B的上面，A的右端通过轻质弹簧固定在竖直墙壁上，用力F向左拉B，使B以速度v向左匀速运动，这时弹簧的拉力为FT，则下面说法中正确的是（）

A.木板B受到的滑动摩擦力的大小等于FT B.地面受到的滑动摩擦力的大小等于FT

C.若木板以2v的速度运动，木块受到的摩擦力大小为2FT

D.若用2F的力作用在木板B上，木块受到的摩擦力大小仍为FT

图3 5.判断下列图4中各种情况下物体A是否受摩擦力作用。（A和B相对静止）A.相对地面静止

B.一起做匀速运动

C.一起向右做匀加速运动

D.一起向右做匀速运动

图4 6.如图5所示，质量为m的木块置于水平面上的木板上向左滑行，滑行时木板静止，木板质量M=3m，已知木板与木板间、木板与水平面间的动摩擦因数均为μ，则在木块滑行过程中水平面对木板的摩擦力大小为（）

A.4μmg

B.3μmg

C.2μmg

D.μmg

图5 7.一个重G1=400N的小孩，坐在一块重G2=100N的木块上，用一根绕过光滑定滑轮的轻绳拉住木块，使人和木块处于相对静止共同前进（图6）。已知人的拉力F=70N，则木块与地面间的动摩擦因数为（）

A.0.14

B.0.28

C.0.70

D.0.35

图6 8.为了测量报纸和水平桌面间的动摩擦因数μ，有人认为一定要有一厚叠报纸，否则压力太小没法用弹簧测力计测出压力和摩擦力。你认为只有一张报纸和弹簧测力计（当然还可以用一些其它的物品）能否测出μ?写出测量方法。

9.某人推着自行车前进时，地面对前轮的摩擦力为F1，对后轮的摩擦力为F2；该人骑着自行车前进时，地面对前轮的摩擦力为F3，对后轮的摩擦力为F4，下列说法中正确的是（）

A.F1与车前进方向相同

B.F2与车前进方向相同 C.F3与车前进方向相同

D.F4与车前进方向相同

10.全国著名发明家邹德俊发明了一种“吸盘式”挂衣钩，如图7所示，将它紧压在平整、清洁的竖直瓷砖墙面上时，可挂上衣帽等物品。如果挂衣钩的吸盘压紧时，它的圆面直径为

4110m，吸盘圆面压在墙上的5的面积跟墙面完全接触，中间5未接触部分间无空气。已知吸盘与墙面间的动摩擦因数为0.5，则这种挂钩最多能挂多重的物体?（大气压强P=1.0×105Pa）

1图7

【试题答案】

1.mg；mg 解析：物体受向下的重力为mg，由二力平衡条件知静摩擦力大小也为mg，方向向上。当推力增为3F时，物体重力不变，则静摩擦力也不变 2.A、C 解析：静摩擦力的方向用物体相对哪个方向有运动趋势较难确定，可利用物体受到的摩擦力产生的效果进行判断。静摩擦力的方向是与物体相对运动趋势的方向相反而不是与物体运动方向相反，例如依靠静摩擦力而运动的物体，其摩擦力方向与物体运动方向是相同的，人走路就是靠静摩擦力向前运动的。人受的静摩擦力方向与人前进（运动）方向相同，由此可知A正确，B、D都是错误的，而C是正确的。

3.解析：由于木料是均匀的，故其重心在其中心即l／2处。当木料经过图中所示的位置时，1／3伸出桌外，故此时木料对桌面的压力为FN=mg。

根据F=μFN可知，此时木料对桌面的摩擦力为：F=μFN=μmg。

由于力的作用是相互的，即摩擦力是成对出现的，故可知所求桌面对木料的摩擦力F’的大小为：F=F=μmg。

根据木料相对桌面运动的方向向右，滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反，可判断得：所求桌面对木料的摩擦力F的方向为水平向左。4.D 解析：A、B发生相对滑动，则A、B间有滑动摩擦力。由于B对A弹力不变，故A、B间的滑动摩擦力不变，与B的运动速度无关，C错。当拉力为2F时，由水平方向上二力平衡条件知，弹簧的拉力FT不变。故D对。

对B研究，地面对B的弹力不变，与B的运动速度无关，但地面对板B的滑动摩擦力大于B对A的滑动摩擦力，故AB均错。

5.解析：a、b两种情况物体A处于平衡状态，在水平方向上受合力为零，用第二种假设法判断，假设物体A受静摩擦力，则物体A的平衡状态被破坏，因此假设是错误的。故在a、b两种情况下物体A均不受摩擦力。c种情况，可用第一种假设法判断，假设B的上表面光滑，则A不受摩擦力作用，此时A不可能做匀加速运动，故假设是错误的，因此，物体A受摩擦力。d种情况，由于A做匀速运动，说明A在水平方向上受合力为零。因为A在水平方向上受到力F的作用，故A在水平方向上一定受到静摩擦力作用，也可用第一种假设法判断。6.D 解析：当m向左滑行时受到的摩擦力F=μmg，方向向右，同时m给M一个大小也为F方向向左的摩擦力作用，在整个过程中，M处于静止状态，所以水平面对木板的摩擦力大小也为F=μmg，方向向右。7.B 解析：由于小孩与木块保持相对静止，可以作为一个整体。这个整体的受力情况如图所示。由平衡条件得整体所受的摩擦力和跟地面间的压力分别为

f140f=2F=140N，N=G1+G2=500N，所以μ=FN=500=0.28

8.解析：可以，把报纸包在或粘在一个木块上，先用弹簧测力计测出其重力G，然后在水平桌面上用弹簧测力计水平拉着木块匀速运动，此时的示数为F1，则摩擦力F=F1，FN=G，所以μ= F1／G。9.D

10.125N

第二篇：人教版高中物理必修1课后习题答案

人教版高中物理Ⅰ课后习题答案

第一章：运动的描述

第1节：质点

参考系和坐标系

1、“一江春水向东流”是水相对地面（岸）的运动，“地球的公转”是说地球相对太阳的运动，“钟表时、分、秒针都在运动”是说时、分、秒针相对钟表表面的运动，“太阳东升西落”是太阳相对地面的运动。

2、诗中描写船的运动，前两句诗写景，诗人在船上，卧看云动是以船为参考系。云与我俱东是说以两岸为参考系，云与船均向东运动，可认为云相对船不动。

3、xA=-0.44

m，xB=0.36

m

第2节：时间和位移

1．A．8点42分指时刻，8分钟指一段时间。

B．“早”指时刻，“等了很久”指一段时间。

C．“前3秒钟”、“最后3秒钟”、“第3秒钟”指一段时间，“3秒末”指时刻。

2．公里指的是路程，汽车的行驶路线一般不是直线。

3．（1）路程是100

m，位移大小是100

m。

（2）路程是800

m，对起跑点和终点相同的运动员，位移大小为0；其他运动员起跑点各不相同而终点相同，他们的位移大小、方向也不同。

4．解答

m

m

0

m

m

m

0

m

m

m

m

m

第3节：运动快慢的描述——速度

1．（1）1光年=365×24×3600×3.0×108

m=9.5×1015

m。

（2）需要时间为

2．（1）前1

s平均速度v1=9

m/s

前2

s平均速度v2=8

m/s

前3

s平均速度v3=7

m/s

前4

s平均速度v4=6

m/s

全程的平均速度

v5=5

m/s

v1最接近汽车关闭油门时的瞬时速度，v1小于关闭油门时的瞬时速度。

（2）1

m/s，0

3．（1）24.9

m/s，（2）36.6

m/s，（3）0

第4节：实验：用打点计时器测速度

1．电磁打点记时器引起的误差较大。因为电磁打点记时器打点瞬时要阻碍纸带的运动。

2．（1）纸带左端与重物相连。（2）A点和右方邻近一点的距离Δx=7．0×10-3

m，时间Δt=0.02

s，Δt很小，可以认为A点速度v==0.35

m/s

3．解（1）甲物体有一定的初速度，乙物体初速度为0。

（2）甲物体速度大小不变，乙物体先匀加速、匀速、最后匀减速运动。

（3）甲、乙物体运动方向都不改变。

4．纸带速度越大，相邻两点的距离也越大。纸带速度与相邻两点时间无关。

第5节：速度变化快慢的描述——加速度

1．100

km/h=27.8

m/s

2．A．汽车做匀速直线运动时。

B．列车启动慢慢到达最大速度50

m/s，速度变化量较大，但加速时间较长，如经过2

min，则加速度为0.42

m/s2，比汽车启动时的加速度小。

C、汽车向西行驶，汽车减速时加速度方向向东。

D．汽车启动加速到达最大速度的过程中，后一阶段加速度比前一阶段小，但速度却比前一阶段大。

3．A的斜率最大，加速度最大。

aA=0.63

m/s2，aB=0.083

m/s2，aC=-0.25

m/s2

aA、aB与速度方向相同，aC与速度方向相反。

4．解答滑块通过第一个光电门的速度

滑块通过第二个光电门的速度

滑块加速度

第二章：匀变速直线运动的描述

第1节：实验：探究小车速度随时间变化的规律

1．（1）15，16，18，19，21，23，24；

（2）如图所示；

（3）可认为是一条直线。

2．A做匀速直线运动，速度为15

m/s；B做初速度为零，加速度为1.9

m/s2的匀加速直线运动；C做初速度为4

m/s，加速度为0.67

m/s2的匀减速直线运动，6

s时速度为0。

3．（1）图2-9，（2）剪下的纸条长度表示0.1

s时间内位移大小，可近似认为速度、.v∝Δx，纸条长度可认为表示速度。

图2－9

4．略。

第2节：匀变速直线运动的速度与时间的关系

1．初速度v0=36

km/h=10

m/s，加速度a=0.2

m/s2，末速度v=54

km/h

根据v=v0+at得

2．初速度v0=72

km/h=20

m/s，加速度a=-0.1

m/s2，时间t=2

min=120

s

根据v=v0+at得

v=20

m/s-0.1×120

m/s=8

m/s

3．（1）4

s末速度为2

m/s，最大，7

s末速度为1

m/s，最小。

（2）这三个时刻的速度均为正值，速度方向相同。

（3）4

s末加速度为零，最小，7

s末加速度为1m/s2、最大。

（4）1

s加速度为正值，7

s末加速度为负值，加速度方向相反。

说明速度、加速度都是矢量，比较矢量的大小是按矢量的绝对值判定。

4．第3节：匀变速直线运动的位移与时间的关系

1．初速度v0=36

km/h=10

m/s，加速度a=0.2

m/s2，时间t=30

s根据得

x=10×30

m+×0.2×302

m=390

m

根据v=v0+at得

v=10

m/s+0.2×30

m/s=16

m/s

2．初速度v0=18

m/s，时间t=3

s，位移x=36

m

根据得

3．位移之比

第4节：匀变速直线运动的位移与速度的关系1、54km/h2、初速度v0=10

m/s，末速度v=0,位移x=1.2

m

根据v2-v20=2ax得

3．若飞机靠自身发动机起飞，飞机初速度为0，加速度a=5

m/s2，位移x=100

m，末速度vx

由v2x=2ax得，所以不行。

弹射装置使飞机初速度为v0，末速度为v=50

m/s

根据v2-v20=2ax得

v20=v2-2ax

第5节：自由落体运动

1．文具橡皮下落得快。纸片揉成很紧的小纸团后，小纸团下落变快。这是因为空气阻力的作用，纸片受的空气阻力大，小纸团受的空气阻力小。

2．根据x=gt2得

x=×10×3.02

m=45

m

由于空气阻力，下落加速度小于g，计算结果应小于45

m。

3．设井口到水面的距离为x，石块下落做自由落体运动，设石块落到水面的时间为t，则有

x=gt2=×10×2.52

m=31

m

由于声音传播需要一定的时间，所以石块自由下落到水面的时间

t＜2.5

s，我们估算的x偏大。

第三章：相互作用

第1节：重力

基本相互作用

1．（1）玻璃杯从桌子上掉下，在重力作用下，运动得越来越快；被掷出去的铅球，在重力作用下沿曲线落回地面；蹦蹦床在人的压力作用下，向下凹；橡皮筋在拉力作用下变得细长。

（2）人坐在凳子上，人对凳子有一个压力，该力的施力物体是人，受力物体是凳子。

2．略。

3．是位于同一点。

第2节：弹力

1．（略）

2．钢管受到3个力作用：重力G，地面的支持力F1、绳的拉力F2（图3-11）。重力G的施力物体是地球，地面的支持力F1的施力物体是地面、绳的拉力F2的施力物体是绳。

图3－11

3．略。

4．如图所示。

弹簧的劲度系数为k=26

N/m

弹簧伸长量x/m

弹力F/N

0

0

0．012

0.30

0.023

0.60

0.035

0.90

0.046

1.20

0.058

1.50

第3节：摩擦力

1．手压着桌面向前移动时，手受到桌面的滑动摩擦力作用。滑动摩擦力的方向与手指移动的方向相反，阻碍手指的运动。手对桌面的压力越大，手指受到的滑动摩擦力越大，对手指相对桌面运动的阻碍作用越明显。

2．（1）不受。因为瓶子与桌面之间没有相对运动的趋势。

（2）受静摩擦力作用，静摩擦力的方向沿桌面斜向上。

（3）受静摩擦力作用，静摩擦力的方向竖直向上（瓶子处于竖直状态）。

（4）受滑动摩擦力作用，摩擦力的方向沿纸条相对瓶子的运动方向。

3．答：Fmax=40N

F=30N

μ=0.3

N

第4节：力的合成1．两个力的夹角为0°时，它们的合力最大，为12

N；当两个力的夹角为180°时，它们的合力最小，为8

N；当两个力的夹角由0°逐渐增加到180°时，它们的合力逐渐减小，即合力的大小在12

N和8

N之间；由此可见，两个力的合力可以等于10

N，不能等于5

N和15

N。

图3－14

2．当两个力的合力为0时，由于一个力向东，大小为6

N，则另一个力的方向必向西，大小也为6

N。将方向向东的、大小为6

N的力改为向南时，二力相互垂直，如图3-14所示，它们的合力的大小为6N，方向为西偏南45°。

图3－15

3．如图3-15所示，选1

cm长的线段表示30

N的力，作出力的平行四边形，量得表示合力F的对角线长6.8

cm，则合力的大小F=30×6.8／1

N=204

N，量得F与F1的夹角为17°。当两个力的夹角为150°时，解答略。

4．（1）正确（2）错

（3）错

第5节：力的分解

图3－16

1．如图3-16所示。

与F的夹角为θ，得θ=53°

2．（1）如图3-17甲

（2）如图3-17乙

（3）如图3-17丙

图3－17

（1）（2）两种情况的解是惟一的，（3）的解不是惟一的。

图3－18

3．如图3-18所示。

OC与OB的夹角为θ。

θ=arctan

0.8=38．7°

第四章：牛顿运动定律

第1节：牛顿第一定律

图4－10

1．（1）不能炸中目标。如图4-10所示，因为，炸弹被投下后，由于惯性，仍有与飞机相同的水平速度，如果目标是静止的，炸弹就会落到目标的前方。

（2）因为，当你跳起时，由于惯性，你仍有与地球相同的速度，所以还回到原处，而不落在原地的西边。

2．如果不系安全带，当紧急刹车时，车虽然停下了，但人因惯性而仍然向前运动，会发生危险。系上安全带后，人虽然因惯性向前运动，但受安全带的约束，不致发生危险。

3．物体以一定速度向上抛出，在空中向上运动，是由于物体具有惯性，而继续向上运动，不是因为受到了向上的力的作用。

4．如果选择了相对于静止的大树做加速运动的汽车为参考系，人在车上观察大树，大树做远离汽车的加速运动。大树的运动状态改变不是因为受到了力的作用，而是因为惯性定律在选择的参考系中不成立。

第3节：牛顿第二定律

1．答:没有矛盾。牛顿第二定律公式F＝ma中的F指的是物体所受的合力，而不是其中的某一个力。我们用力提一个放在地面上的很重的物体时，物体受到的力共有三个：手对物体向上的作用力F1，竖直向下的重力G，以及向上的支持力F2。如果F1

p>

2．解：由可得：。

3．解：由得：

图4－11

4．解：根据平行四边形定则(图4-11)这两个力的合力为：F＝2×14×cos

45°＝19.8

N

加速度的大小为：

加速度的方向为：与合力方向相同，与两个分力成45°夹角。

图4－12

5．解：如图4-12,物体在水平方向受到两个力的作用，根据

牛顿运动定律：设小车运动方向为正

F－F阻＝ma，F阻＝F－ma＝60

N－30×1.5

N＝15

N－F阻＝ma′

加速度方向与推力的方向相反。

第4节：力学单位制

1．解：由v2t-v20=2ax可求出自行车的加速度

根据牛顿第二定律，自行车受的阻力F＝ma＝100×（－0.2）N＝－20

N

负号表示阻力方向与v0方向相反。

2．解：货车刹车后加速度大小为：

从刹车开始到停下来驶过的路程为：

3．因为:W＝Fl所以1

J＝1

N×1

m＝1

kg×1

m/s2×1

m＝1

kg·m2·s-2

4．证明：

第5节：牛顿第三定律

1．答：涉及木箱和地球的作用力和反作用力有两对，一对是木箱受到的重力和木箱吸引地球的力；一对是木箱受到地面对它的支持力和木箱对地面的压力。木箱受到的是重力和支持力。地球受到的是木箱对它的引力和压力。

2．物体静止地放在台式弹簧秤上，物体受到重力G和支持力FN的作用，因为物体处于平衡状态，故G－FN＝0G＝FN。台式弹簧秤受到物体对它的压力F，物体受到的支持力与弹簧秤受到的压力为一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律，FN和F大小相等方向相反，故F的大小与G相等。

3．答：当你轻轻地推巨石时，你和巨石同时受到大小相等方向相反的力的作用，你和巨石均由静止状态变为运动，二者分离后均做匀速直线运动，但二者的速度不一定相同。

如果巨石放在地面上，结果会不同，如果巨石与地面的摩擦力足够大，你将推不动巨石，只有当你给巨石的力大于巨石受到的最大静摩擦力时，巨石才能运动起来。

图4－13

4．（1）因为A拉B匀速运动(图4-13)，即物体处于平衡状态，因此B车厢所受的合力为0，故FAB＝F阻。而FAB与FBA是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，它们总是大小相等方向相反。

（2）因为A拉B加速行驶，根据牛顿第二定律：

FAB－F阻＝ma，所以AB>F阻。

而FAB与FBA是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，它们总是大小相等方向相反。

由牛顿第二定律：AB－F阻＝ma

FAB＝ma＋F阻＝4.0×103×0.3

N＋2.0×103

N＝3.2×103

N

由牛顿第三定律：FAB与FBA是一对相互作用力，它们总是大小相等方向相反。即

FAB＝FBA＝3.2×103

N

5．小强没有注意到，相互平衡的两个力是作用在同一物体上的，而作用力和反作用力是分别作用在发生相互作用的两个物体上的，它们不可能是相互平衡的力。

第6节：用牛顿运动定律解决问题（一）

图4－14

1．解：如图4-14所示，用作图法求出物体所受的合力F＝87

N

v=at=43.5×3

m/s=131

m/s

x=at2=

×43.5×32

m=196

m

2．解：电车的加速度为：

电车所受阻力为：F＝ma＝－6.0×103

N,负号表示与初速度方向相反

3．解：人在气囊上下滑的加速度为：

滑至底端时的速度为：

4．解：卡车急刹车时的加速度大小为：

根据运动学公式：

所以：该车超速。

第6节：用牛顿运动定律解决问题（二）

图4－15

1．取足球作为研究对象，由共点力的平衡条件可知，F1和G的合力F与F2大小相等、方向相反。从图4-15中力的平行四边形定则可求得:

2．物体在五个力作用下保持平衡，它们的合力为零。其中任意四个力的合力一定与第五个力大小相等、方向相反。依题意，除F1以外的四个力的合力与力F1大小相等、方向相反。撤去F1，其余四个力不变，它们的合力大小等于F1，方向与F1相反。

3．答：当饮料瓶自由下落时，小孔没有水喷出。因为，瓶和水均处于完全失重状态，瓶中各处的水（包括水孔处的水）的压强都是大气压强，故水不能从瓶中流出。

图4－17

4．当坐舱离地面50

m的位置时，升降机在做自由落体运动（图4-17），人和人手中的铅球均完全失重，所以，球对手无作用力，人没有受到压力的感觉。

坐舱做匀减速运动时的加速度为：方向竖直向上

所以，人手对铅球的作用力为F：F－mg＝ma

F＝ma＋mg＝2.7mg＝135

N

第三篇：高中物理必修一摩擦力说课稿[模版]

说课稿

一．教材分析

本节课是人教社物理必修1第三章第三节的内容，编排在弹力之后。该节知识是力学的基础，更是高中物理知识的基础。所以这节内容的教学如何引领学生自主积极地探究摩擦力产生的条件和影响因素，体验摩擦力特点规律的发生过程是本节课的重点，应高度重视本节教学过程；由于摩擦力问题的复杂性，且在具体问题中又表现出“动中有静，静中有动”，尤其静摩擦在许多情形下似乎又是“若有若无，方向不定”，因此，对于初学者也是有一定难度的。

高中物理《课标》对该知识点的要求是，“通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦因数计算摩擦力”。其中，对静摩擦力规律的认识应该包括最大静摩擦力。摩擦力大小的计算和方向的判断对学生来说是个难点，而摩擦力又是高中力学三类常见的力之一，是受力分析的基础。本节课学习的成败对以后学习牛顿运动定律的应用、动能定理的应用以及摩擦力做功与产生热能的关系等问题都将带来影响，所以本节课在物理教学中的地位和作用是非常重要的。

重点：

1、滑动摩擦力大小的计算以及方向的判断

2、静摩擦力有无的判断以及静摩擦力方向的判断。

3、静摩擦力产生的条件及规律，正确理解最大静摩擦力的概念。难点：

1、静摩擦力有无的判断和静摩擦力方向的判断。

2、静摩擦力大小的简单计算。

二．学情分析

学生在初中的《力和机械》一章已经学习了摩擦力的基本知识，但还不会具体的计算。会分析简单的现象，但不深入。另外，通过前面几章的学习，学生基本适应了高中的学习方式，以及初步具备了探究和设计探究实验的能力。

三．教学目标

知识与技能

1、认识静摩擦力的规律，知道静摩擦力的变化范围及其最大值；

2、能根据静摩擦力的规律，能判断静摩擦力的方向；

3、知道滑动摩擦力的产生条件，认识滑动摩擦力的规律；

4、知道动摩擦因素与哪些因素有关，会判断滑动摩擦力的大小和方向；

5、知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，滑动摩擦力比滚动摩擦力；

6、会根据物体的平衡条件简单的计算摩擦力的大小。过程与方法

1、培养学生利用物理语言分析、思考、描述摩擦力的概念和规律的能力；

2、培养学生的实验探究能力，学会在实验中控制变量和实验条件；

3、通过自己动手实验，培养学生分析问题、解决问题的能力；

4、通过学生自己设计实验并参与比赛等形式，激发兴趣提高探究创新意识。情感、态度与价值观

1、利用实验和生活实例激发学生学习兴趣，培养学生合作的精神和对科学的求知欲。

2、培养学生实践──认识（规律）──实践（解决实际问题）的思想。

3、在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。

4、认识科学技术对于社会发展和人类生活的影响。能说明生活、生产中采用应用摩擦力的实例，发展观察能力。

四．教法学法

(实验探究、分析归纳、观察提问、讨论分析、应用举例、练习巩固)根据教学内容的上下承接关系，学生刚学完力、重力、弹力，对力学研究中的一些物理量已有初步的了解。在教学中应引导学生充分运用已知的物理知识和方法进行分析和探索，使学生在实践中亲自体验实践出真知的重要性，形成愿意运用科学思维方法和研究方法去解决问题的科学价值观。针对素质教育对学生能力的要求，本节课的教学就尝试采用实验探索、问题启发式教学法、讨论分析、应用举例、练习巩固，加强自主性、探究性、合作性学习，使学生通过亲自参与探究滑动摩擦力和静摩擦力规律的全过程，学习科学探究的方法，加深对物理知识的理解，而不是生硬的死记硬背，同时在观察中培养能力，开展思维训练重视知识的应用，理论紧密联系实际。使他们在创新精神和实践能力方面得到发展和提高。从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的精神。

学法

在全面推进素质教育的今天，教学中做到“授人鱼，不如授人以渔”这句话显得更为重要。我们不仅要教给学生知识，更重要的是在传授文化知识的同时，积极培养学生的学习能力，为他们今后继续教育或终身教育打下基础，所以学法指导可分为：⑴、使学生学会发现问题和分析、解决问题的能力。学生只有有了疑问，才有学习的动力，而问题的解决恰好就是建立新的知识结构的过程，从而培养学生发现问题，分析问题，解决问题的能力；⑵要鼓励学生自己去寻找解决问题的方法，特别是一些具有代表性的方法，如本节课的“控制变量法”，并将此方法迁移应用到其它方面。从而让学生在教学活动中学习知识，掌握方法，发展能力。以达到教学最佳效果。

所以，本节学习方法指导主要是教给学生“三会”：会根据实验目的和实验方法进行实验设计，会用实验进行探索，会用数学方法进行分析总结找出规律。

教法：引导启发 演示实验 讨论分析 多媒体辅助 学法：观察法 探究实验法 讨论归纳法 交流合作法

五．教学程序

引出摩擦力，提问生活中摩擦力例子，举例。使学生了解摩擦力带给我们的生活的情况，培养热爱生活的思想感情。对其分类：静摩擦力，滑动摩擦力，滚动摩擦力。

用手推桌子，桌子为什么没有移动？（边演示边讲解）

静摩擦力 用刚才的例子，提问：静摩擦力的产生条件？方向如何？大小与什么有关？激发学生学习的欲望和好奇心。培养学生发现问题的能力，体现从生活走向物理的教学观念。

实验探究，提问同学，在同学回答的基础上进行归纳，静摩擦力的大小，方向及产生条件。动摩擦力

实验探究

产生条件 大小（动摩擦力大小与哪些因素有关）定量分析 方向

探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关呢？

通过实验让学生体会到不同物体间滑动摩擦力的大小会有所不同，进行思考：滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关呢？ 学以致用

摩擦力在生活中的利弊举例，从而引发学生思考，怎样使用摩擦力，如何增大减小摩擦力更好的应用于生活中。

第四篇：高中物理必修一摩擦力说课稿

《摩擦力》说课稿

说课教师：

课题：人民教育出版社高中物理必修1第三章第三节《摩擦力》 本节课我从下面三个方面谈一谈教学的构思。

一、教材分析

1、本节教材的地位和作用

本节内容是在初中摩擦力知识的基础上的延伸和拓展。本节知识是本章的教学的重点，同时也是教学的难点。由于摩擦力问题的复杂性，在具体问题中又表现出“动中有静，静中有动”，尤其静摩擦力在许多情形下似乎“若有若无，方向不定”，因此，对初学者并不容易理解。教材从静摩擦力入手，然后介绍滑动摩擦力。这样处理是从学生的认知规律和实验现象发生的先后顺序考虑的。通过学习本节教材的知识，培养学生分辨什么情况是静摩擦力，什么情况是滑动摩擦力，以及二者数值大小的判断，提高了学生利用知识解决实际问题的能力。

2、教学目标(1)、知识与技能

1知道摩擦力产生的条件。

2能在简单的问题中根据物体的运动状态，判断静摩擦力的有无、大小和方向，知道存在着最大静摩擦力。

3掌握动摩擦因数，会在具体问题中计算滑动摩擦力。

4知道影响动摩擦因数的原因。(2)、过程与方法

1通过对摩擦力产生条件的探究，培养学生的分析能力。

2通过静摩擦力与滑动摩擦力的区别对比，培养学生分析综合能力。(3)、情感态度与价值观

认识摩擦力对于社会发展和人类生活的影响，树立将所学知识运用于解决实际问题的意识。

3、教材的重难点

重点：摩擦力产生的条件，区分静摩擦力与滑动摩擦力。

难点：摩擦力方向的判断。

二、教学方法

“点穴式教学法”

三、教学程序的设计

（一）直接导入，明确本节目标：

力学中常见的三种力有重力、弹力和摩擦力，前两种重力和弹力我们已经学习过了，请同学们回忆一下重力和弹力的相关知识。这节课我们就来学一学最后一个——摩擦力。学生回忆前两节课所学的重力和弹力的基本知识。

（二）新课学习1.摩擦

回忆几个生活中常见的摩擦现象，简要介绍摩擦的分类，引出本节课学习的重点静摩擦和滑动摩擦，以及摩擦力的概念。2.静摩擦力

通过实验让同学们对木块进行受力分析，通过相互交流，归纳总结出静摩擦力的概念。强调静摩擦力是由于物体间具有相对运动的趋势而产生的。

根据力的三要素大小、方向、作用点逐步加深对静摩擦力的学习，初中同学们已经学习过二力平衡的知识，在得到静摩擦力的大小和方向时并不困难。提问：静摩擦力是否可以一直增大而没有限制？ 学生根据现象和自身的理解可以初步回答出，当力达到一定值时木块就会运动，静摩擦力不会一直增大。

教师点评并进一步给出最大静摩擦力的概念和相关知识内容。在探究产生静摩擦力的条件时，可以让学生们之间相互讨论得出，教师针对学生的答案给出适当的评价和改正，对想不到的条件给予适当的提示，最终得出静摩擦力的产生条件。3.滑动摩擦力

通过实验，用力拉动木板，使木板与木块之间发生相对运动。让同学们对木块进行受力分析，相互交流得到结论，通过弹簧测力计的读数可以知道木块受到的滑动摩擦力的值。

增加木块个数重复实验，得到滑动摩擦力也与正压力有关。

将木板换成一个表面较为光滑的钢板和一个表面较为粗糙的钢板重复实验，验证动摩擦因数与接触面的材料及材料的粗糙程度有关。在探讨滑动摩擦力产生的条件时，可以对比静摩擦力的产生条件来得出，强调相对运动趋势和相对运动，区分静摩擦力和滑动摩擦力，最终得出滑动摩擦力的产生条件。4.例题讲解

出示教材当中的例题，与学生一起分析得出问题的答案。5.知识点回顾

将本节课的重点知识用精炼的语言概括得出，加深学生的印象。

第五篇：高中物理必修1教案

高中物理必修1教案-《功率》(3000字)

高中物理必修1教案-《功率》

一、教学内容分析

1．内容与地位

《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理2”中涉及本节的内容标准是“理解功率，关心生产和生活中常见机械功率的大小及其意义”。要求学生理解功率的概念，会进行功率的计算；会分析汽车发动机功率一定时，牵引力和速度的关系；尝试自己设计实验，测量人在某种运动中的功率。由于功率在生活、生产中应用很广，教学中可充分利用这一优势，使抽象的物理概念变得富有实际意义。发展学生应用知识解决实际问题能力，树立正确的价值观。

本节课的教学应立足于培养学生的思维能力，通过学习物理研究方法，使学生学会思考问题。在建立“功率”概念中，让学生体会用比值方法来建立一个新物理概念。机车起动过程的分析着重培养学生的逻辑思维，引导学生认识物理与社会生活的密切联系，综合运用动力学知识和功率概念分析问题和解决问题的能力。通过学生设计测量人的做功功率的实验，达到学以致用的目的，培养学生运用科学知识解决实际问题能力。

2．教学目标：

（1）通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义，理解功率概念。

（2）从功率概念的定义，体会用比值方法建立物理概念的方法。

（3）理解功率与力和速度的关系。会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。

（4）了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率区别和联系。

（5）具有敢于发表自己观点，坚持原则，善于合作的良好

习惯。

3．重点难点：教学重点是理解功率的概念；难点是理解功

率与力、速度的关系，瞬时功率和平均功率的计算。

二、案例设计

（一）新课引入

问题：人们在生产、生活和工作中使用了大量的机械来做功，这与人力直接做功或畜力做功，在完成功的快慢方面有何不同？请举例说明。（引发学生思考，让学生从身边生活寻找做功事例，并思考机械与人或畜力做功的差异。）

功是能量转化的量度，人们十分关注做功的多少。然而不同的机械或人，其做功的快慢是不同的。（分析一些生产事例、工作场面，或展示一些做功快慢不同的图片。有条件的情况下还可通过多媒体手段更生动地展示这些画面和情景，使学生对做功快慢的情形有更为形象和具体的认识，从而为建立正确的“功率”概念打下良好基础。）

参考事例：①挖土机与人，要完成相同的挖土任务，人花的时间要长得多。②建筑工地上要把砖块或水泥等建筑材料搬到楼顶上，起重机和搬运工相比，起重机要比工人快得多。③从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多④家住在高楼（如8层），乘电楼比走路要快得多。⑤拖拉机耕地比牛耕地要快得多，等等。列举生产、生活中发生的事例，使学生体会功率与生活、生产息息相关，无处不在，研究功率具有重要的现实意义。

说明：通过引导学生分析有关事例，形成初步共识：人们选用机械来做功时，不仅要考虑做功多少，还要考虑机械做功的快慢。如挖掘机做功比人快；大卡车比拖拉机做功快；拖拉机耕地比牛耕地要快；起重吊车比搬运工人做功快；抽水机比辘轳提水快，等等。研究做功的快慢有着重要的实际意义。

通过一个实际问题，具体数据，让学生感性地认识做功的快慢。如在某高楼建筑中需要搬运一批砖头

到一高层上，在搬运砖头过程中，起重机和搬运工人的生产记录情况如下表所示：

师：不同的机器或物体做功有快有慢，如何来衡量做功的快慢呢？请同学们思考并提出解决方案。（引导学生思考：如何比较物体做功快慢？讨论中注意培养学生的发散思维能力和批判思维能力。）

预测学生可能有以下回答：

①选择相同时间，比较做功多少，做功多的，做功就快；

②选择做相同的功，比较做功的时间长短，时间长的，做功就慢。

③类比“速度”的定义方法，用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“功率”。

说明：对学生提出的各种方案可能有问题或不完整，教师应鼓励学生在交流中补充完善自己的认识。教学中注意引导学生类比如“速度”、“加速度”概念的定义方法，体会比值法定义功率概念。

（二）新课教学

1．功率

（1）定义式：物理学上用物体所做的功W与完成这些功所用时间t的比值，作为在该时间内物体平均做功快慢的量度。即 Ｐ=W/ t（2）物理意义：表示物体做功快慢的物理量.。

（3）单位：教师请一位同学正确地说出公式中各个字母所表示的物理量及其单位。

Ｐ：功率，单位：瓦（W），常用单位还有千瓦（ｋW）

W：力所做的功，单位：焦耳（J）

ｔ：做功所用时间，单位：秒(s)单位换算：１kW = 1000 W１W=１J/s（4）功率是标量，功率表示做功过程中能量转化的快慢。

（5）讨论与交流：

小实验：把一枚硬币放在书的封面上，打开书的封面形成一个斜面，并使硬币开始下滑。请同学仔细分析一下，在下滑的过程中硬币共受到几个力的作用？哪些力做正功？哪些力做负功？哪些力不做功？如果斜面的倾角增大，情况会有什么变化？倾角增大时，功率是否也增大？

提示：①比较不同倾角时的功率，应注意硬币开始下滑处的高度应相同。讨论功率时须指明哪个力的功率。②实验的分析讨论，要注意所分析的是某个力的平均功率。注意引导学生进行受力分析、做功分析，可利用功率的定义式，在理论上进行的推演，使思维更加严密。

（6）认识一些常见机械做功功率

①汽车发动机：5×10 W ～ 15×10 W ②摩托车约2×10 W ③喷气客机约2×10 W ④火箭的发动机约 1×10 W ⑤ 人的平均功率约 1×10 W，优秀运动员短时间内的功率可达1000W ⑥人心脏跳动的功率 1.5W左右 ⑦万吨巨轮 10W以上 ⑧蓝鲸游动的功率可达350kW 等等。61324438 2．功率与力、速度的关系

思考与讨论：一部汽车载重时和空车时，在公路上以相同的速度行驶，试讨论这两种情况下汽车的输出功率是否相同？为什么？

预测学生会回答：

①载重汽车与地摩擦力较大，牵引力也大，由于行驶速度一样，故相同时间内，载重车的牵引力做功较多，所以载重汽车的输出功率较大。

②载重汽车行驶得比空车慢，因此功率较小。

③载重汽车比空车费力，因此载重车的输出功率较空车时要大些。

说明：上述分析讨论的目的是启发学生思考功率与力和速度有何关系。学生分析可能会出现片面和不完整回答，教师要参加到学生的讨论分析中，帮助、启发和引导学生形成正确的认识。

(正确的回答应是①)。教师根据课堂需要还可以提出一些问题让学生进一步讨论，如汽车在上坡和下坡时功率、速度和牵引力会怎样变化？ 接着，教师引导学生思考，如何计算牵引力的功率。（让学生根据所学知识和功率定义式进行推演，培养良好的科学思维能力和思维习惯）

提出问题：某汽车在平直公路上做匀速直线运动，已知其在牵引力大小为F，运行速度为V，试求此时汽车牵引力F的功率为多少？

注意引发学生思考解决问题的思路，应用功和功率的定义式进行分析和推导。

课堂分析结果： Ｐ＝F〃ｖ

即力F的功率等于力F和物体运动速度ｖ的乘积.。注意：这里的F是速度V方向上的作用力。

分析讨论：由V=S/t求出的是物体在时间ｔ内的平均速度，代入公式Ｐ＝Fｖ求出的功率是F在时间ｔ内的平均功率；如果ｔ取得足够小，则V表示瞬时速度，此时由Ｐ＝Fｖ求得的功率就是F在该时刻的瞬时功率。即当V为平均速度时，求得的功率就是平均功率，V为瞬时速度时，求得的功率就是瞬时功率。

（1）总结：

①平均功率Ｐ＝Fｖ(ｖ是平均速度)

②瞬时功率Ｐ＝Fｖ(ｖ是瞬时速度)

③如果物体做匀速直线运动，由于瞬时速度与平均速度相等，故此时平均功率等于瞬时功率。交流讨论问题：由求出的是瞬时功率还是平均功率?

学生小组讨论后得出：由公式求出的功率，反映了该力在t时间内做功的平均快慢，故由公式求出功率是平均功率。

（2）额定功率与实际功率的认识

问：人力直接做功能否像汽车做功那样快呢？汽车做功能否像飞机做功那样快呢？人如果做功过快，会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生什么后果呢？（人做功过快，会引起疲劳、甚至受伤、生病等，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁。）

问：奥运长跑运动员能否用100米短跑的速度来完成5000米的赛跑路程呢？为什么？

提示：奥运比赛是一种挑战运动局限的比赛，人与机器一样，不能长时间超负荷运动，短跑运动员在100米赛跑中，时间不过是十几秒，能以最大的速度跑完全程，此时运动员的输出功率是正常时的数十倍。在5000米的长跑运动中，运动员不可能长时间超负荷运动，因此长跑运动员不可能一直保持百米赛跑那样的速度。

说明：此问目的在于学生通过思考自己身边所熟悉的问题，认识额定功率和实际功率的概念以及概念的意义。

①额定功率：指动力机械在长时间正常工作时最大输出功率。也是机械发动机铭牌上的标称值，额定功率是动力机械重要的性能指标，一个动力机械的额定功率是一定的。

②实际功率：机械在运行过程中的功率是实际功率，实际功率可以小于额定功率，可以等于其额定功率（称满负荷运行），但不能大于额定功率，否则会损坏机械。③很多机械的铭牌上都标有这台机器的额定功率，请同学将家里的电器设备上的额定功率都记录下来，并计算家里的每部机器每天要做多少功？要消耗多少电能？哪一部机器最耗电？请与同桌同学进行交流。

（3）汽车发动机的功率一定时，牵引力与速度的关系

当汽车输出功率一定时，根据公式P=FV可知，物体的运动速度V与牵引力F成反比，如果汽车需要较大的牵引力，就必须减小运动速度。

思考：汽车以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较徒的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？

学生可能回答：①加大油门，汽车可顺利到达坡顶。②汽车要换档，才能顺利驶到坡顶。

师生共同分析：①根据P=FV 知，汽车以额定功率行驶，因遇上坡路段，汽车所需的牵引力增大了，若要保持行驶速度不变，这是不可能的；加大油门，只会增加发动机的输出功率（超过额定功率），发动机将因超负荷而过热损坏。②这是一种正确的操作方式，当司机将发动机的速度档位调低后，速度减少了，牵引力加大了，只要牵引力足够，汽车便可顺利上坡。

思考：汽车等交通工具，如何才能获得更大的行驶速度？

3．学生进行测功率活动。（建议课后安排）

问题：如何才能知道在某种运动中自己做功的功率呢？请同学设计一个测量方案，并进行实际测量。说明：应激励积极思考、设计可行方案，动脑动手，体验科学实验方法和感受实验成果的喜悦。实验方案举例：（让学生结合自己的情况来进行设计实验）

方案1：学生快速跑上楼，来测量做功的最大功率。

方案2：估算学生自己平时上楼或爬山过程的功率。

方案3：设计沿某一竹杆或树杆上爬一定的高度，来测量做功功率。

方案4：利用跳绳运动，来测量做功功率。

方案5：测算自己举起杠铃时的最大功率（需要同学的帮忙）

说明：①有关实验方案、原理、器材、数据的测定及同学协作等，都应放手让学生自行讨论、分工，这样才能培养学生的实验能力，给学生以合作交流的机会。

②方案选定后，要注意引导学生如何求功和功率，需要选择哪些实验器材，测量哪些物理量？测量是否存在误差问题，如何才能较准确地测量。

③根据学生设计的方案，组织学生进行实验。最后实验结果，让学生通过实物展台进行交流汇报，师生共同观看，最后还可以进行评选活动。

④活动目的是：培养学生应用物理知识解决实际问题能力，并通过亲身的实验，达到内化知识，提升能力。同时也在实验过程中培养学生严谨的科学态度。

三、案例评析

本案例的教学设计体现了物理知识源于生活，又应用于生活。“功率”与生活、生产联系密切，在引入功率、额定功率、实际功率等概念时，都注意通过生产、生活的具体实例引入，使原本枯燥无味的概念教学变得生动和有趣，学生易于认识和理解“功率”概念，有利于激发学生的学习热情。在知识形成过程中，注重引导学生学习科学思维方法，体会比值法在定义“功率”概念的作用，提高学生的应用科学思维方法解决问题的能力。通过设计测定人在某种运动中做功功率实验，来达到内化和强化物理概念和物理规律的理解，实现知识由理论向实践的转化，加强物理与生活、生产和科技的联系。

在“功率”的整个教学过程中，始终关注“生活与物理，物理与社会”的关系，培养学生关注物理学的技术应用，形成将物理知识应用于生活和生产实践的意识，较好地体现了在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观上对学生进行教育的课程理念。

四、相关链接

1．瓦特其人其事

生平简介

瓦特(James Watt,1736～1819年)苏格兰发明家。1736年1月19日生于苏格兰格林诺克。童年时代的瓦特曾在文法学校念过书，然而没有受过系统教育。瓦特在父亲做工的工厂里学到许多机械制造知识，以后他到伦敦的一家钟表店当学徒。

1763年瓦特到格拉斯大学工作，修理教学仪器。在大学里他经常和教授讨论理论和技术问题。1781年瓦特制造了从两边推动活塞的双动蒸汽机。1785年，他也因蒸汽机改进的重大贡献，被选为皇家学会会员。1819年8月25日瓦特在靠近伯明翰的希斯菲德逝世。

科学成就

1763年，瓦特修理格拉斯哥大学的一台纽可门泵，得以仔细研究了结构和工作原理，找到了热量损失消耗大量燃料的症结所在，他终于想出了加一个与汽缸分离的冷凝器，汽缸外装上绝热套子，使它一直保持高温，新的蒸汽机的效率大大提高。瓦特并不满足于已经取得的成就，1781年他又制造了从汽缸两边推动活塞的双动作蒸汽机，并采用曲柄机构，使往复的直线运动转变为旋转运动。瓦特还设计了离心节速器，利用反馈原理控制蒸汽机的转速。经过一系列的改革，蒸汽机迅速被各工业部门采用，为产业革命铺平了道路。蒸汽机车加快了19世纪的运输速度。蒸汽机→蒸汽轮机→发电机，蒸汽为第二次工业革命即电力发展铺平了道路。

趣闻轶事

童年时代的瓦特和茶壶的故事

一天晚上，瓦特和一个小女孩在家里喝茶。瓦特不停地摆弄茶壶盖，一会儿打开，一会儿盖上，当他把茶壶嘴堵住时，蒸汽顶开了茶盖。在旁的外祖母对瓦特的这种无聊动作极为不满，加以训斥。瓦特并不介意，他一心想着蒸汽的力量，从此萌发制造蒸汽机的念头。

蒸汽机与产业革命

罗尔特所著《詹姆斯〃瓦特》中，曾写道：“瓦特蒸汽机巨大的、不知疲倦的威力使生产方法以过去所不能想象的规模走上了机械化道路。

2．机动车辆常见的两种启动过程

对于汽车或机车等交通工具，在静止开始启动的过程中，发动机的输出功率、牵引力和速度的关系满足公式P＝F〃v，在P、F、v三个物理量中，若保持一个量不变，当另一个量变化时，第三个量也随之变化。关于汽车的启动过程是一个较为复杂的物理过程，下面我们就两种常见的启动过程分析如下： ①汽车（或机车）以恒定的功率启动和行驶过程（请把握教材的难度和课标的难度）

汽车牵引功率保持恒定时，由P = FV可知，牵引力大小与速度成反比。结合牛顿第二定律F – f = ma可知，汽车以恒定功率启动的过程，随着汽车速度V的逐渐增大，汽车的加速度逐渐减小，直至加速度等于0，最后汽车做匀速运动。

思考：当汽车在平直公路行驶时，前方遇到了一段较徒的上坡路段，汽车司机应做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？只靠加大油门能否顺利到达坡顶？

②机车以恒定的牵引力启动的过程：机车做的是加速度a=(F-f)/m的匀加速直线运动，汽车的输出功率P随汽车速度增大而增大，直至汽车输出功率等于额定功率，匀加速过程结束。接着汽车保持功率不变，汽车通过减少牵引力，进一步提高速度，直到加速度a＝0，最后做匀速行驶运动。这一过程中各量的变化，可用下列流程图来表示。

案例来源：陈峰主编，《走进课堂——高中物理（必修）新课程案例与评析》，高等教育出版社

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